JPH0430202A - マルチプロセッサシステムにおけるデータ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、移動体内、移動体間のプロセサシステムおよ
びプロセッサのデータ処理方法に関する。

［従来の技術］ 近年、操作容易性、操作安定性、安全性、快適性、の高
度化を狙った、車等の移動体のエレクトロニクス化が進
んでいる。しかし多種の制御のためエレクトロニクス機
器が移動体に搭載されると、高度な制御であればあるほ
どそれぞれの制御のためのセンサ、コントローラ、アク
チュエータの数が増え、それにともないそれらを結ぶハ
ーネスの量も増大する。ハーネス量の増大は、移動体の
重量を増大させるばかりでなく、配線のための作業能率
の低下や、センサ、アクチュエータ間の応答の遅延、信
頼性の低下など多くの問題を引き起こす。ハーネス量削
減のため、移動体内をネットワ−り化しようという試み
が近年なされている。

一方、車等の移動体には、様々の種類があり、種々の変
更が頻繁に発生する。また、世界各地へ輸出されるため
、輸出相手国の気候、制度等に合わせて、様々なマツチ
ングを行なわねばならない。

さらに、移動体であるがために、安全性は第１の条件で
あり、また、ユーザの操作容易性、快適性も商品として
重要な条件の１つである。

したがって、ネットワークによるマルチプロセッサシス
テムに対して安全性という観点からは、より高度な信頼
性、耐故障性が要求され、様々な種類やマツチング処理
、グレードアップに対応するため、拡張性、つまりプロ
セッサ（コントローラ）の追加・削除の容易性が求めら
れる。また、故障に対しても、ユーザへのサービス向上
のため、部品として容易にシステムに抜き差しできるも
のが要求される。

従来の移動体内マルチプロセッサシステムでは。

システム内の各プロセッサは、データを送出する際、受
信側のアドレスを指定していた。よって、システム全体
の構造が未定であったり、プロセッサの追加、削除、故
障により、構造が変化した場合に、アドレスの再定義が
必要であったり、部分故障がシステム全体をストップさ
せてしまったりする。また、従来は、信頼性向上のため
多重系を実現する場合、特別なハード、特別なソフトが
必要であり、故障が起きるとバックアップ系を動かすと
いう手順が必要であり、コスト面、応答性の面でも問題
があった。

また、従来のデータ駆動型的プログラムは、入力データ
が全て揃うまで駆動されないため、入力データの１つが
何らかの理由で得られないときプログラムが駆動されな
いという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の移動体内マルチプロセッサシステムでは、システ
ム内の各プロセッサは、データを送出する際、受信側の
アドレスを指定していた。よって、前もって送受信プロ
セッサ間の関係を決めておく必要があり、互いのプロセ
ッサの関係は密になる。

そのため、システムの構成が未定であったり、構成が変
化したりする場合には、変更のたびに送受信関係の再定
義が必要であり、これはシステム全体に影響を及ぼす。

また、多重系を実現する場合は、特別なハード、特別な
ソフトが必要であり、コスト面で受は入れがたいもので
あった。また、制御用ソフトウェアがデータ受信ととも
に起動されるデータ駆動型であるとき、入力データが全
て揃うまでそのソフトウェアは起動されず、入力データ
の１つが何らかの理由で得られないとき重要なソフトウ
ェアが駆動されないという問題があった。

本発明の目的は、システム構成が未定であったり、常に
変化したりすることを前提として、システムを構成する
プロセッサ間の関係を疎にし、上記課題を解決し、シス
テムの耐故障能力を高め、さらに、システムの拡張、縮
小および保守を容易にするプロセッサシステムおよびプ
ロセッサのデータ処理方法を提供ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明では、システム内の各
プロセッサが通信する場合は、送信側は、送信データに
、受信側のアドレスを設定せず、データの内容を示すコ
ード（内容コード）を設定してブロードキャスト（−斉
通信）し、受信側は、データ内容に対応した内容コード
に基づき受信を決定し、自分に必要なデータのみを取り
込むようにしたことに特徴がある。また、本発明では、
取り込んだ複数のデータを入力データとしてプログラム
を起動する際、その複数のデータのうち、予め定められ
た１津もしくは複数個のデータが入力データとして揃っ
たとき、残りの入力データの有無にかかわらず、プログ
ラムを駆動し、入力データを処理するようにしたことに
特徴がある。

［作用］ 本発明では、各プロセッサは、システム内の他のプロセ
ッサのアドレスをしらなくてもよく、単に、受信すべき
内容コードのみを記憶しておくだけでよい。各プロセッ
サは、各々独自の判断で、内容コードに基づき、データ
の流れる場である伝送路からデータを取り込むため、各
プロセッサの関係は極めて疎になる。各プロセッサはデ
ータを取り込むと、そのデータを入力データとしてプロ
グラムを起動し、入力データを処理し、出力データをそ
の内容を示す内容コードを付して伝送路にブロードキャ
ストする。またその際、入力データが全て揃わなくとも
、重要な入力データのみでプログラムを起動することが
できる。送受信プロセッサ間の関係は予め決まっている
ものではないので、システム内に、プロセッサを容易に
追加、削除できる。

また、データは常にブロードキャストされているため、
複数のプロセッサにおいて、同一内容コードのデータを
受信することができるため、簡単に多重系が実現でき、
また、多重系のどれかが障害になっても、システム全体
としては機能を実現でき耐故障性の優れたものとなる。

［実施例］ 第２図は、本発明が適用されるマルチプロセッサシステ
ムの一例の全体構成である。車、列車、飛行機、船舶等
の移動体２の中に、伝送路１と、プロセッサ１０＝ｎＯ
と、センサまたはアクチュエータ１１〜ｎ１が設置され
ている。プロセッサ１０〜ｎｏは、伝送路１を介して相
互接続され、メツセージを授受する。各プロセッサは、
演算処理装置並びにデータ及びプログラムを記憶するた
めの記憶装置を内蔵し、かつ、センサまたはアクチュエ
ータ１１〜ｎ１に接続される。プロセッサＩＣ）−ｎｏ
とセンサまたはアクチュエータ１１〜ｎ１はハード的に
一体化したものでもよい。

第１図は、代表として、プロセッサ１０とセンサまたは
アクチュエータ１１の具体的構成例を示す。処理装置１
００はインタフェース１０１を介して伝送路１に接続さ
れ、また、インタフェース１０２を介してセンサまたは
アクチュエータ１１に接続される。また、処理装置１０
０は入力バッファ１０３、出力バッファ１０４、プログ
ラム格納メモリ１０５、データ格納メモリ１０６、内容
コードテーブル１０７に接続される。内容コードテーブ
ル１０７には、このプロセッサで処理が可能なデータの
内容を示す内容コードを予めいくつか登録する。また、
センサまたはアクチュエータ１１はＡ／Ｄ変換部１１０
とセンサまたはアクチュエータ部１１１からなり、Ａ／
Ｄ変換部１１０はインタフェース１０２とセンサまたは
アクチュエータ部１１１とに接続されている。センサま
たはアクチュエータ部１１１には、信号増幅装置等の信
号調節装置も含まれている。

今、処理装置’ｌｏｏがインタフェース１０２を介しセ
ンサ１１から信号を受信したとする。この時、プログラ
ム格納メモリ１０５に格納されたプログラムが起動され
、そのセンサからの信号を処理し、第３図に示すように
、そのセンサ情報であることを示す内容コード２０１と
、センサ情報を示すデータ２０２とからなるメツセージ
フォーマットの出力メツセージを出カバソファ１０４に
転送し、そこからインタフェース１０１を経て伝送路１
に、所定のメツセージ送出タイミングで送出する。

このメツセージが伝送路１上を流れると、各プロセッサ
は、それぞれのインタフェース１０１を経て入力バッフ
ァ１０３に取り込む。各プロセッサの処理装置１００は
、こうして取り込んだメツセージの内容コード２０１を
自己の持つ内容コードテーブル１０７に照らして検査し
、−Ｍするものがあれば、入力バッファ１０３から、デ
ータ格納メモリ１０６に転送し、内容コードごとにデー
タを格納する。一致するものがなければ、入力バッファ
１０３は直ちにクリアされる。

プログラム格納メモリ１０５に格納されたプログラムは
、そのプログラムの起動条件としてのいくつかのデータ
がデータ格納メモリ１０６にすへて格納されると、それ
らを入力データとして直ちに起動される。起動されたプ
ログラムは、入力データを処理し、その処理終了に際し
て、出力データに、その内容を示す予め定められた出力
内容コードを付して、第３図のメツセージフォーマット
で出力メツセージを出カバソファ１０４に転送し、そこ
からインタフェース１０１を経て伝送路１に、所定のメ
ツセージ送出タイミングで送出する。また、同時に、処
理結果に基づき、インタフェース１０２を介して信号を
アクチュエータ１１に送り、アクチュエータを制御する
。もちろん、伝送路に送出したメツセージに基づき別の
プロセッサｎ。

がアクチュエータｎ１を制御してもよい。

このように、各々のプロセッサがお互いのアドレスを知
ることなく、そのデータの内容を示す内容コードに基づ
き、データの流れる場である伝送路１からデータを取り
込むため、各プロセッサの関係は、極めて疎になる。各
プロセッサは、ほかにどのようなプロセッサがあるかを
知る必要がない。

自動車においては、安全性向上のため、ブレーキングシ
ステムにおいてエレクトロニクス化が進んでいる。特に
、ブレーキングシステムは誤動作するとブレーキがきか
なくなることもあり、人命に係わるので、多重化等によ
る高信頼化が必要となる。

第４図は、第２図の移動体２上のシステムの一実施例で
ある。プロセッサ１０１０〜１１３０は、伝送路１を介
して相互接続され、上述の内容コードに基づくプロトコ
ルに従いメツセージを授受し処理する。各プロセッサは
、演算処理装置並びにデータ及びプログラムを記憶する
ための記憶装置を内蔵し、かつ、センサまたはアクチュ
エータ１０１１〜１１３１に接続される。センサとして
は、ブレーキセンサ１０１１、車速センサ１０２１、Ｇ
センサ１０３１があり、それぞれブレーキペダルからの
情報、車体速度、加速度をセンシングしている。アクチ
ュエータとしては、まず、フロントレフトブレーキ制御
装置１０６１゜１０７１、フロントライトブレーキ制御
装置１０８１．１０９１、リアレフトブレーキ制御装置
１１０１．１１１１、リアライトブレーキ制御装置１１
２１．１１３１があり、１輪に対し２重系で４輪の動き
を制御している。また、アクチュエータとして、ブレー
キランプ１０４１もある。

２重系のプロセッサには各々、予め同じアプリケーショ
ンプログラムがプログラム格納メモリ１０５にセットさ
れており、例えば、プロセッサ１０６０．１０７０には
、フロントレフトのブレーキ制御（アンチスキッドブレ
ーキ等の高度ブレーキング制御を含む）用のプログラム
がセットされている。

プロセッサ１０１０は、定期的にブレーキセンサ１０　
コ−１からの情報を処理し、ブレーキが踏まれた状態で
あると判断したときは、定期的にデータの内容がブレー
キ状態（ブレーキの踏み力や踏み量等）であることを示
す内容コードを付して、第３図のフォーマットでメツセ
ージを送出する。

プロセッサ１０２０は、定期的に車速センサ１０２１か
らの情報を処理し、データの内容が車速であることを示
す内容コードを付して、第３図のフォーマットでメツセ
ージを送出する。同様に。

プロセッサ１０３０は、定期的にＧセンサ１０３１から
の情報を処理し、データの内容が加速度であることを示
す内容コードを付して、第３図のフォーマットでメツセ
ージを送出する。

メツセージが伝送路１上を流れると、各プロセッサは、
メツセージの内容コードを自己の持つ内容コードテーブ
ル１０７に照らして検査し、一致するものがあれば、デ
ータ格納メモリ１０６に内容コードごとにデータを格納
し、一致するも、のかなければ、取り込まない。今、プ
ロセッサ１０４０にはブレーキ状態を表す内容コードを
、プロセッサ１０６０〜１１３０にはブレーキ状態を表
す内容コート、車速を表す内容コート、加速度を表す内
容コードを内容コートテーブル１０７に登録しておく。

さて、ブレーキが踏まれたとする。プロセッサ１０１０
は上述の内容コートに基づくプロトコルに従い、ブレー
キ状態データをそのことを示す内容コードを付して送出
する。プロセッサ１０４０は伝送路１上からそのメツセ
ージを取り込み、内容コードを検査し、データ格納メモ
リ１０６にデータを格納する。プログラム格納メモリ１
．０５に格納されているプログラムは、ブレーキ状態デ
ータがデータ格納メモリに格納されると、それを入力デ
ータとして直ちに起動される。起動されたプログラムは
、入力データを処理し、アクチュエータであるブレーキ
ランプを制御する。プロセッサ１０６０〜１１３０も、
各々勝手に伝送路１上からそのメツセージを取り込み、
内容コードを検査し、データ格納メモリ１０６にデータ
を格納する。

プログラム格納メモリ１０５に格納されているプログラ
ムは、ブレーキ状態データがデータ格納メモリ１０６に
格納されると、ブレーキ状態データ。

車速データ、加速度データを入力データとして直ちに起
動される。この時もし、故障などの理由により、車速デ
ータや加速度データが得られなかった場合は、予め決め
られた初期値が入力データとして与えられる。今は、常
に定期的に、車速データ、加速度データは流れているの
で、これらデータの最新のものがデータ格納メモリに格
納されている。このように、優先度の高いデータ以外の
データが揃わなくてもプログラムが駆動される。起動さ
れたプログラムは、入力データを処理し、加速度、車速
等から車の状態（車両の前後、左右、上下の並進運動と
、ロール、ピッチ、ヨーの回転運動等）を推定しながら
、各々の車輪への制御をアクチュエータであるブレーキ
制御装置１０６１〜１１３１へ各々指示する。

プロセッサ１０６０〜１１３０は、各々独立にブレーキ
制御装置を動かすが、プログラムはデータ駆動型であり
、各々のプロセッサ１０６０〜１１３０の負荷はほぼ同
じであるため、ブレーキ制御は、４輪間時に行なわれる
。

また、制御と同時に処理結果をは出力データとして伝送
路１に送出する。例えば、プロセッサ１０６１でならフ
ロントレフトブレーキ制御のデータであることを示す内
容コートをつけて第３図のメツセージフォーマットで伝
送路１に送出する。

今、プロセッサ１０６０．または、フロントレフトブレ
ーキ制御装＠１０６１が何らかの理由で運転中に故障し
たとする。しかし、フロントレフトブレーキ制御装置は
もう１つ存在するのでブレーキがきかなくなることはな
い。また、常に最新の車速データ、加速度データが入る
ので、故障中のブレーキ制御装置を補うように、プロセ
ッサ１０７０は、フロントレフトブレーキ制御装置１０
７１を制御する。

このように、各々のプロセッサがお互いのアドレスを知
ることなく、そのデータの内容を示す内容コートに基づ
き、データの流れる場である伝送路１からデータを取り
込むため、複数のプロセッサに、同じ内容コードを登録
し、同じアプリケーションプログラムを格納しておくだ
けで、特別なハート、特別なソフトを使うことなく、簡
単に多重系が実現でき、制御機能の重要度に応じた耐故
障性が実現できる。また、各プロセッサは、他のどのプ
ロセッサからも命令を受けることなく、各々独自の判断
で動いているため、多重系の１つが故障した場合でも、
バックアッププロセッサへ切り換えたりする必要がなく
、また、その故障が他のプロセッサに悪影響を与えるこ
ともなく、切り換え時のロス等を考えると、より高度な
安全性や、快適性、操縦安定性を車に対して実現できる
。

自動車には、様々な種類があり、車種に応じて装備され
る機能も異なっている。したがって、様々な車種に応じ
た、プロセッサまたはその中のソフトの追加や変更の容
易性は、コストの面で太きな影響を与える。また、少量
生産の特別仕様車も増加している。

第５図は、第２図の移動体２上のシステムの他の一実施
例である。プロセッサ２０１０〜２１４０は伝送路１を
介して相互接続され、上述の内容コートに基づくプロト
コルにしたがいメツセージを授受し処理する。各プロセ
ッサは、演算処理装置ならびにデータおよびプログラム
を記憶するための記憶装置を内蔵し、がっセンサまたは
アクチュエータ２０１１〜２１４１に接続される。

センサまたはアクチュエータとしては、ブレーキ系とし
て、ブレーキセンサ２ｏ１１、車速センサ２０２１、Ｇ
センサ２０３１、ブレーキランプ２０４１、ブレーキ制
御装＠２０５１があり、サスペンション系として、ステ
アリングセンサ２０６１、サスペンションモードスイッ
チ２０７１、サスペンション制御装置２０８１があり、
動力系として、エンジン制御装ｆｉ２０９１、トランス
ミッション制御装置２１０１があり、その他付加的系と
して、ナビゲーション情報制御装＠２１１１、ドライビ
ングレコーダ装置２１２１、衝撃センサ２１３１、外部
情報インタフェース装置２１４１がある。

ある車種においては、サスペンションモードスイッチ２
０７１からの情報を基に、運転者は好みのサスペンショ
ン状態を得られる。上位の車種においては、さらにステ
アリングセンサ２０６１からの情報に基づき、旋回時に
内外軸のサスペンションを異にする機能も持つ。より上
位の車種では、さらに、ステアリングセンサ２０６１か
らの情報とブレーキセンサ２０１１からの情報に基づき
、旋回時制御に加えてブレーキング時も、サスペンショ
ンを制御し前輪のサスペンションを堅くするよう制御す
る。このような場合、サスペンション制御装置Ｅ２０８
１を管理するプロセッサ２０８０を、その中のソフトウ
ェアごと段階的に差し替え、グレードアップしていくだ
けでよい。つまり、最初は伝送路上を流れるサスペンシ
ョンモード情報だけを取り込み制御するソフトウェアと
ハードウェアを載せ、次には、それを抜き出し、サスペ
ンションモード情報とステアリング情報を取り込み制御
するソフトウェアとハードウェアを載せ、最後には、サ
スペンションモード情報、ステアリング情報、ブレーキ
情報を取り込み制御するソフトウェアとハードウェアを
載せる。もちろん、上記情報は、前述の内容コードに基
づくプロトコルに従って送出され、各プロセッサは、自
分に必要なデータのみを取り込む。このように、ブレー
キセンサ３０１１からの情報のように本来ブレーキ制御
装置だけで利用されるデータを、他の高度な制御利用し
たい場合でも、情報は内容コードが付けられブロードキ
ャストされているため、容易に取り込み利用できる。従
来ならば、データを送信する側は、受信側をアドレスに
より指定していたため、送信側、例えばブレーキセンサ
３０１１側も変更しなければならず、一般には、システ
ム構成の変更に対して、送受信プロセッサ間の取決めを
再定義しなくてはならない。

このようにデータはその内容を示す内容コードとともに
伝送路上にブロードキャストされ、各プロセッサは、状
況に応じ自らの判断でデータを選別するので、前もって
送受信プロセッサ間の関係をきめておく必要はない。よ
って、車種ごとにシステム構成が変更された場合や、設
計、製造等の過程で、プロセッサの追加や、ソフトウェ
アの変更が起きた場合でも、システム全体に影響を与え
ることなく、容易に追加、削除、変更が可能である。こ
の際、ソフトウェアを含むプロセッサを部品として、ま
たは、このプロセッサとセンサまたはアクチュエータが
一体になったものを部品として、システム構成を容易に
変更できる。

また、安全性向上のため、運転中の異常の検知を、迅速
に正確に行なうことが必要である。伝送路上を流れる全
てのデータの内容コードをドライビングレコーダを管理
するプロセッサ２１２０に登録しておく。このことによ
り、ブレーキ制御、サスペンション制御、エンジン制御
の全ての制御の入力と出力を診断することができ、各々
の制御における異常ばかりでなく、各制御のコンビネー
ションによる移動体全体の制御の異常も正確に診断する
ことができる。プロセッサ２１２０は、常に現時点より
一定時間過去の伝送路上を流れたデータをドライビング
レコーダ装置２１２１に記憶させておく。また、異常を
検知したときは、ドライビングレコーダ装置２１２１に
異常警告燈点燈を指示する。また、衝撃センサ２１３１
とそれを管理するプロセッサ２１３ｏは、ある大きさ異
常のａｕｉを受けると伝送路上にそのことを示すデータ
を内容コートを付けて送出する。これと連携し、ドライ
ビングレコーダ装置２１２１を制御するプロセッサ２１
２０は、衝撃データ受信時のドライビングレコーダ装置
２１２１に記憶されたデータを永久に保存し、自己状況
の調査等に役立てることができる。

このように、各プロセッサは出力データを伝送路１に、
ブロードキャストするので、そのデータが必要なプロセ
ッサは必要なときに取り込めばよく、上記のように制御
用データを、モニタリングし異常診断や保守に利用する
ことが容易に可能である。

より高度な情報サービスを提供するため、車内のネット
ワークだけでなく、車外からの情報も必要となる。外部
情報インタフェース装置２　］−４１は社外と無線で情
報を授受しあう。この際、無線の周波数と内容コードを
変換して、社内外のインタフェースをとる。今、交差点
からある周波数で発信された道路情報、例えば、交差点
付近の道路地図、渋滞状況、路面状況などを外部情報イ
ンタフェース装置２１４１が受信したとする。プロセッ
サ２１４０は、その情報を情報の内容ごとに内容コード
を付けてメツセージとして伝送路１に送呂する。送出さ
れたメツセージを、例えばプロセッサ２１１０が内容コ
ードに基づき自ら判断し取り込み、ナビゲーション情報
制御装置２１１１に表示する。また逆に、衝撃センサ２
１３１で感知した情報がプロセッサ２１３０からそのこ
とを示す内容コードを付して送信された時は、プロセッ
サ２１４０が内容コードに基づき自ら判断し取り込み、
外部情報インタフェース装［２１４１に、ある周波数で
データを流すよう指示する。この周波数のデータは、他
移動体の外部情報インタフェース装置２１４１が受信す
ることができる。この際、他移動体のプロセッサ２１４
０は、無線の周波数と内容コードを変換して、そのデー
タを内容コードを付けてメツセージとして伝送路１に送
出する。送呂されたメツセージは、それを必要とするプ
ロッセッサが内容コードに基づき自ら判断し取り込み処
理する。自移動体の近くで起きた事故の検知をすばやく
行なうことができ、また、データに車体番号を含んでお
くことにより、事故車の割り出し等に役立てることがで
きる。

なお、上述した実施例では、マルチプロセッサにおいて
、優先度の高い１つまたは複数個のデータ以外のデータ
が揃っていなくてもプログラムを駆動することができる
としたがそれに限定されず、このようなことは１つのプ
ロセッサのみを有するシステムでの処理にも適用できる
。

［発明の効果］ 本発明によれば、内容コードに基づく通信と重要な入力
データだけによるデータ能動方式により、システム内の
送受信間プロセッサの関係は予め決定しているものでは
ないため、システム内に容易にプロセッサを追加、削除
でき、また、特別なハート、ソフトを使用することなく
、簡単に多重系が実現でき１部分障害にたいしても、シ
ステム全体としては機能を実現でき、耐故障能力の優れ
たシステムを構築できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のプロセッサとセンサまたは
アクチュエータの構成図、第２図は、本発明による移動
体内のマルチプロセッサシステムの構成図、第３図は、
内容コード付データのメツセージフォーマット図、第４
図および第５図は、第２図の詳細図である。 符号の説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動体内又は移動体間に、複数のプロセッサが存在
   し、それらが伝送路により相互接続されたマルチプロセ
   ッサシステムにおいて、各プロセッサが、他のプロセッ
   サから指示されることなく、伝送路より自分に必要なデ
   ータを独自の判断で取り込み、該データを処理すること
   を特徴とするマルチプロセッサシステムにおけるデータ
   処理方法。 ２、プロセッサにおいて、複数のデータを入力データと
   してプログラムを駆動する際、複数のデータの内、予め
   定められた１つもしくは複数個のデータが入力データと
   して揃った時、残りの入力データの有無にかかわらず、
   プログラムを駆動し、入力データを処理することを特徴
   とするデータ処理方法。 ３、各プロセッサにおいて、そのハードウェアとソフト
   ウェアを一体化し、部品として、移動体の種類に応じて
   、追加・削除できるように構成したことを特徴とする請
   求項１記載のマルチプロセッサシステム。